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Picarro 梯度通量觀測(cè)系統(tǒng)
閱讀：2557 發(fā)布時(shí)間：2021-3-29
系統(tǒng)組成
梯度通量觀測(cè)系統(tǒng)包括樣氣采集及處理單元、溫室氣體分析單元,、校準(zhǔn)單元,、控制單元、供電單元,、數(shù)據(jù)采集,、存儲(chǔ)及傳輸單元、系統(tǒng)安裝附件,。
系統(tǒng)工作原理：在樣氣采樣泵的作用下,，樣氣經(jīng)過布置在不同高度的采樣口、過濾器和限流孔,，輸送至低流量多路控制器,，根據(jù)預(yù)制的程序,，多路控制器中的電磁閥切換其中一路氣體進(jìn)行分析，被選擇的某路樣氣在分析儀采樣泵的作用下經(jīng)過低流量的干燥器進(jìn)入分析儀,。其余11路氣體被排空,，目的是縮短采樣周期，同時(shí)保證氣流不斷沖刷管路,，避免顆粒物沉積,。
系統(tǒng)的核心部件采用美國(guó)Picarro公司生產(chǎn)的高精度分析儀，分析儀的測(cè)量原理是基于波長(zhǎng)掃描光腔衰蕩原理,。PICARRO分析儀可自動(dòng)連續(xù)計(jì)算和比較空腔或充滿目標(biāo)氣體的衰蕩時(shí)間,，而這個(gè)時(shí)間差便是目標(biāo)氣體吸收激光而導(dǎo)致的衰減時(shí)間差，同種氣體不同濃度的衰減時(shí)間差是不一樣,，通過是將待測(cè)氣體的濃度與被測(cè)氣體特征波長(zhǎng)在氣室中衰減的時(shí)間建立一線性關(guān)系,，測(cè)量氣體的濃度。在實(shí)際測(cè)量的過程中,，通過控制激光的開和關(guān)實(shí)現(xiàn)衰減時(shí)間的測(cè)量,。
樣氣采集及預(yù)處理單元
樣氣采集單元采用天諾基業(yè)生產(chǎn)的TN-SAMPLE型采樣頭，采樣頭包括防雨罩,、防蟲網(wǎng),、過濾器、限流孔和安裝組件,。防蟲網(wǎng)用于過濾落葉,、蟲子和較大的顆粒，過濾器用于過濾大于7um以上的灰塵,，防雨罩用于保護(hù)過濾器,。采樣管線采用1/4英寸Synflex 1300型鋁塑管或特氟龍管。輔助采樣泵采用Paker的采樣泵,，,。
溫室氣體分析單元
溫室氣體分析儀采用Picarro公司生產(chǎn)的高精度分析儀，分析儀采用基于時(shí)間域第四代波長(zhǎng)掃描光腔衰蕩光譜技術(shù)（WS-CRDS）,，此原理是將待測(cè)氣體的濃度與被測(cè)氣體特征波長(zhǎng)在氣室中衰減的時(shí)間建立線性關(guān)系,，測(cè)量氣體的濃度。而波長(zhǎng)掃描光腔衰蕩光譜（WS-CRDS）技術(shù)通過在光學(xué)腔內(nèi)通過鏡片反射建立長(zhǎng)達(dá)20千米的光程,，這樣可以在極短的時(shí)間內(nèi)監(jiān)測(cè)到ppb 水平甚至ppt 水平的氣體,。可兼容多款溫室氣體分析儀,。
G2301 : CO2\CH4 \H2O溫室氣體分析儀
G2401 : CO2\CO＼CH4 \H2O溫室氣體分析儀
G2201-i : CO2\CH4中δ13C同位素豐度,，CO2\CH4 \H2O濃度
G2508：CO2\NH3\N2O\CH4 \H2O
L2140-i :δ18O\δ17O\D\同位素豐度及O17過剩。
控制單元
控制單元采用天諾基業(yè)生產(chǎn)MC-01多路控制器,，多路控制器主要由兩位三通閥組成,，輔助采樣泵實(shí)時(shí)從不同高度采集樣氣，按照預(yù)制程序,，只有一路樣氣送入分析儀進(jìn)行分析,，其余氣體通過匯流排排出，目的是保證氣路一直處于沖刷狀態(tài),，避免灰塵的滯留,，同時(shí)可減少采樣的等待時(shí)間。
系統(tǒng)可接入8層氣體,。
校準(zhǔn)單元
校準(zhǔn)單元包含零氣,、滿量程氣體和減壓閥，零氣可采用干空氣（不含CO2和CH4）,滿量程氣體可根據(jù)項(xiàng)目當(dāng)?shù)氐臐舛确秶x擇,。
供電單元
系統(tǒng)采用220V/50Hz供電,。供電系統(tǒng)配有過流保護(hù)裝置，UPS和開關(guān)電源,。直流電源用于為數(shù)據(jù)采集器供電,，UPS用于為分析儀和開關(guān)電源供電,，保證系統(tǒng)在斷電的情況下，能工作15分鐘,。
數(shù)據(jù)采集,、存儲(chǔ)及通訊單元
本系統(tǒng)采用Campbell公司的CR3000做為數(shù)據(jù)采集器，數(shù)據(jù)采集器具有網(wǎng)口,、RS232,、SDI-12、RS485,、模擬量輸入等豐富的通訊接口,，并支持絕大部分通訊協(xié)議，可以非常方便的接入外部通訊設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸,。系統(tǒng)還可以額外接入GPRS/CDMA無線通訊模塊（具體選項(xiàng)根據(jù)觀測(cè)地點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)）,。數(shù)據(jù)中心只需開放相應(yīng)的通訊端口，即可遠(yuǎn)程訪問數(shù)據(jù)采集器,，瀏覽,、下載觀測(cè)數(shù)據(jù)。
系統(tǒng)特點(diǎn)
分析設(shè)備可選用Picarro的多款溫室氣體
多路閥組實(shí)現(xiàn)不同層高氣體的分時(shí)傳輸至分析儀,；
系統(tǒng)采用負(fù)壓采樣,，管路壓力低于大氣壓-30kPa，避免氣體在傳輸?shù)倪^程中結(jié)露,；
高精度波長(zhǎng)監(jiān)視技術(shù)可鎖定目標(biāo)氣體的的特征吸收光譜,，減少干擾氣體對(duì)目標(biāo)氣體測(cè)量的影響，從而確保在混合氣體中超痕量測(cè)量,；
光學(xué)衰減振蕩技術(shù)使光程達(dá)到20km,使測(cè)量達(dá)到ppb級(jí)精度；
精密的溫度和壓力控制系統(tǒng)確保儀器線性,、精密度、準(zhǔn)確性和穩(wěn)定度,；
設(shè)備可自動(dòng)地保持測(cè)量腔室在恒定的負(fù)壓下，目標(biāo)氣體在負(fù)壓下形成的近紅外吸收光譜的吸收峰更加窄的光譜線,，分辨率更高；
系統(tǒng)緊湊堅(jiān)固,，基本不需要維護(hù),，無需樣品準(zhǔn)備和干燥，安裝方便快捷,，可用于惡劣環(huán)境下無人值守長(zhǎng)期工作,。
系統(tǒng)具有良好的擴(kuò)展性，可接入氣象觀測(cè)設(shè)備